EP3701572B1

EP3701572B1 - Honeycomb structure comprising an integrity monitoring device and method for monitoring such a structure

Info

Publication number: EP3701572B1
Application number: EP18772821.7A
Authority: EP
Inventors: Bastien CHAPUIS; Christian Bolzmacher; Guillaume Laffont
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Safran SA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Safran SA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2022-07-13
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: FR3071666B1; EP3701572A1; WO2019063588A1; FR3071666A1

Description

TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

L'invention se situe dans le domaine du contrôle d'intégrité de structures, également nommé « contrôle santé », en anglais SHM pour Structural Health Monitoring. L'invention vise particulièrement les structures en nid d'abeille ou plus largement les structures alvéolaires.The invention lies in the field of structural integrity monitoring, also called “health monitoring”, in English SHM for Structural Health Monitoring. The invention is particularly aimed at honeycomb structures or more broadly at alveolar structures.

L'invention concerne plus précisément le contrôle par des ondes élastiques, et avantageusement des ondes élastiques guidées, c'est-à-dire des ondes élastiques dont la propagation est guidée par la structure à contrôler. Ces ondes peuvent se propager sur une distance relativement longue et peuvent être émises et reçues à l'aide d'un ou de plusieurs transducteurs placés à un seul ou à plusieurs endroits.The invention relates more precisely to control by elastic waves, and advantageously to guided elastic waves, that is to say elastic waves whose propagation is guided by the structure to be controlled. These waves can propagate over a relatively long distance and can be transmitted and received using one or more transducers placed at one or more locations.

STATE OF THE ART

Le Structural Health Monitoring (SHM) consiste à intégrer des capteurs dans une structure afin de suivre son état de santé (détection de défauts). Un des avantages par rapport aux méthodes de contrôle non destructif « classiques » est que, les capteurs étant embarqués, il n'y a plus besoin de démonter des composants pour accéder à la structure à contrôler. On évite ainsi des fragilisations éventuelles en cas de démontage/remontage et on économise du temps lors des opérations de maintenance qui sont par ailleurs très contraintes. Cela permet de réduire le temps d'immobilisation de la structure à contrôler.Structural Health Monitoring (SHM) consists of integrating sensors into a structure in order to monitor its state of health (defect detection). One of the advantages compared to “conventional” non-destructive testing methods is that, since the sensors are embedded, there is no longer any need to dismantle components to access the structure to be tested. This avoids possible embrittlement in the event of disassembly/reassembly and saves time during maintenance operations which are moreover very constrained. This reduces the downtime of the structure to be checked.

Une des applications du SHM est le contrôle de structures 1 sandwich en nid d'abeille comprenant une âme en nid d'abeille 10 prise en sandwich entre une première surface (ou peau) 11 et une seconde surface (ou peau) 12, comme représenté en figure 1A.One of the applications of the SHM is the control of honeycomb sandwich structures 1 comprising a honeycomb core 10 sandwiched between a first surface (or skin) 11 and a second surface (or skin) 12, as represented in Figure 1A .

Dans la présente description, une structure « en nid d'abeille » sera comprise plus largement comme une structure comprenant plusieurs alvéoles, chaque alvéole étant une cavité délimitée par une paroi. La paroi présente une section généralement hexagonale ou plus largement polygonale. Elle peut donc comprendre un certain nombre de faces (six faces dans le cas d'une section hexagonale, plusieurs faces plus largement dans les cas des sections polygonales).In the present description, a “honeycomb” structure will be understood more broadly as a structure comprising several cells, each cell being a cavity delimited by a wall. The wall has a generally hexagonal or more broadly polygonal section. It can therefore comprise a certain number of faces (six faces in the case of a hexagonal section, several faces more widely in the case of polygonal sections).

Alternativement la paroi peut présenter une section courbe (par exemple de section elliptique), ou encore d'autres formes plus aléatoires comme illustré en figure 1B : par exemple, les alvéoles 10 peuvent présenter des sections moins régulières, elles peuvent être fermées ou ouvertes, ou présenter des sections de type sinusoïdal.Alternatively, the wall may have a curved section (for example of elliptical section), or even other more random shapes as illustrated in figure 1B : for example, the cells 10 can have less regular sections, they can be closed or open, or have sections of the sinusoidal type.

L'âme alvéolaire procure à la structure une résistance en flexion plus importante, une plus grande capacité de déformation (selon le type d'âme utilisé), ainsi qu'un taux de vide avoisinant les 95 % permettant une légèreté de la structure.The alveolar core provides the structure with greater resistance to bending, greater deformation capacity (depending on the type of core used), as well as a void ratio of around 95% allowing a lightness of the structure.

La ou les peaux sont souvent réalisées en un matériau stratifié, par superposition de plusieurs couches de feuilles.The skin or skins are often made of a laminated material, by superimposing several layers of sheets.

On parle de matériau stratifié composite lorsque les feuilles comportent au moins deux matériaux différents. En général il s'agit de fibres de carbones ou de verre noyées dans une matrice en résine en polymères époxyde (dite « résine époxyde »).We speak of composite laminated material when the sheets comprise at least two different materials. In general, these are carbon or glass fibers embedded in an epoxy polymer resin matrix (known as “epoxy resin”).

Dans la suite du présent document, une telle structure pourra être désignée par « structure sandwich en nid d'abeille » ou « structure sandwich alvéolaire ».In the remainder of this document, such a structure may be referred to as “honeycomb sandwich structure” or “honeycomb sandwich structure”.

Elle peut ne pas comprendre de peaux. C'est pourquoi, on parlera plus généralement dans la présente description de « structure » ou « structure alvéolaire », par souci de simplicité.It may not include skins. This is why, in the present description, we will speak more generally of “structure” or “cellular structure”, for the sake of simplicity.

De telles structures sont par exemple régulièrement employées notamment dans le milieu aéronautique pour leur excellent ratio masse/performances mécaniques. A titre d'exemple, dans un avion, la pièce appelée IFS (inner fixed structure) qui est une partie de la nacelle (capot qui entoure le réacteur d'un avion) peut comprendre une structure en nid d'abeille.Such structures are, for example, regularly used, in particular in the aeronautical environment, for their excellent mass/mechanical performance ratio. By way of example, in an airplane, the part called IFS (inner fixed structure) which is part of the nacelle (cover which surrounds the engine of an airplane) can comprise a honeycomb structure.

Toutefois, sous l'effet d'impacts, de vieillissement par exemple thermo-mécanique, ou sous l'influence de l'environnement dans lequel la structure évolue, des dommages tels que des délaminages des peaux composites ou des décollements entre une peau composite et le nid d'abeille peuvent apparaitre ou des dommages sur des alvéoles. Il est donc essentiel dans le domaine de l'aéronautique ou dans d'autres domaines tels que le nautique, le spatial, le transport terrestre (ferroviaire, automobile), l'énergie éolienne de suivre l'évolution de l'état de santé de telles structures et ce, afin de prévenir de potentielles ruptures.However, under the effect of impacts, of aging for example thermo-mechanical, or under the influence of the environment in which the structure evolves, damage such as delamination of the composite skins or separations between a composite skin and the honeycomb may appear or damage to the cells. It is therefore essential in the field of aeronautics or in other fields such as nautical, space, land transport (railway, automobile), wind energy to follow the evolution of the state of health of such structures and this , in order to prevent potential ruptures.

Il est connu d'intégrer des transducteurs piézoélectriques à la surface des peaux composites.It is known to integrate piezoelectric transducers on the surface of composite skins.

Par souci de simplification, le terme « transducteur » signifiera « transducteur piézoélectrique » dans la suite de la présente description.For the sake of simplification, the term “transducer” will mean “piezoelectric transducer” in the remainder of this description.

Comme illustré en figure 2, les transducteurs piézoélectriques sont utilisés comme émetteurs et/ou récepteurs d'ondes élastiques guidées. Dans l'exemple représenté, un premier transducteur 20a est en mode émission (on pourra parler par la suite de transducteur émetteur), un deuxième et un troisième transducteurs 20b sont en mode réception (on pourra parler par la suite de transducteur récepteur). L'onde élastique émise 30a se propage en étant guidée par la structure 1. Elle rencontre un défaut D qui modifie ses caractéristiques et la diffracte. Une onde élastique diffractée 30b issue de l'onde élastique émise 30a et dont les caractéristiques sont modifiées est reçue par le deuxième et/ou le troisième transducteur 30b. Mais elle pourrait aussi être reçue en retour par le premier transducteur 20a, et celui-ci devrait être dans ce cas basculé en mode réception afin de recevoir l'onde élastique de retour.As illustrated in picture 2 , piezoelectric transducers are used as transmitters and/or receivers of guided elastic waves. In the example represented, a first transducer 20a is in transmission mode (we can speak hereafter of transmitting transducer), a second and a third transducers 20b are in reception mode (we can speak hereafter of receiving transducer). The emitted elastic wave 30a propagates while being guided by the structure 1. It encounters a defect D which modifies its characteristics and diffracts it. A diffracted elastic wave 30b originating from the emitted elastic wave 30a and whose characteristics are modified is received by the second and/or the third transducer 30b. But it could also be received in return by the first transducer 20a, and the latter should in this case be switched to reception mode in order to receive the return elastic wave.

La diffraction des ondes élastiques sur un défaut fournit ainsi une signature spécifique qu'il est possible d'analyser afin de détecter la présence de ce défaut, de le localiser et de le dimensionner.The diffraction of elastic waves on a defect thus provides a specific signature that it is possible to analyze in order to detect the presence of this defect, to locate it and to size it.

Par exemple, la demande de brevet US2016/0313286 divulgue un procédé et un dispositif de détection de dommages dans des composants de moteurs à turbine. Les composants comprennent une âme en nid d'abeille prise en sandwich entre deux peaux composites. L'une des peaux composites peut être couplée à une structure acoustique pour réduire le bruit et/ou à une structure de protection thermique pour protéger la peau des températures élevées. Plusieurs systèmes de fixations permettent de coupler la peau composite à la structure acoustique et/ou thermique, par exemple sous forme de poteau traversant la structure acoustique et/ou thermique et relié à la peau, le poteau coopérant avec un capuchon permettant de maintenir la structure contre la peau. Un dispositif de transmission peut être couplé à une première fixation, et un dispositif de réception peut être couplé à une deuxième fixation. Le dispositif de transmission peut transmettre un signal, par exemple généré par une onde ultrasonore, à travers la première fixation, le long de la peau composite, puis à travers la deuxième fixation et jusqu'au dispositif de réception. Le dispositif de réception peut ainsi recevoir le signal. Le signal peut être utilisé et analysé pour identifier les dommages dans le composite. Ainsi, des dommages peuvent être détectés dans le composite sans enlever la structure acoustique ou la structure thermique.For example, the patent application US2016/0313286 discloses a method and device for detecting damage in turbine engine components. The components include a honeycomb core sandwiched between two composite skins. One of the composite skins can be coupled with an acoustic structure to reduce noise and/or a thermal protection structure to protect the skin from high temperatures. Several fastening systems make it possible to couple the composite skin to the acoustic and/or thermal structure, for example in the form of a post passing through the acoustic and/or thermal structure and connected to the skin, the post cooperating with a cap making it possible to maintain the structure against the skin. A transmission device can be coupled to a first attachment, and a receiving device may be coupled to a second attachment. The transmission device can transmit a signal, for example generated by an ultrasonic wave, through the first binding, along the composite skin, then through the second binding and up to the receiving device. The receiving device can thus receive the signal. The signal can be used and analyzed to identify damage in the composite. Thus, damage can be detected in the composite without removing the acoustic structure or the thermal structure.

Les dispositifs de transmission/réception sont des transducteurs piézoélectriques.The transmit/receive devices are piezoelectric transducers.

L'inconvénient majeur de ce positionnement des transducteurs piézoélectriques est qu'ils sont exposés aux agressions extérieures (risques d'impacts, agressions dues à l'environnement ou à la présence de produits chimiques) ce qui limite leur durée de vie. Ainsi cela peut conduire par exemple à la rupture ou au décollement du transducteur.The major drawback of this positioning of the piezoelectric transducers is that they are exposed to external attack (risk of impact, attack due to the environment or the presence of chemicals) which limits their lifespan. Thus this can lead, for example, to the rupture or detachment of the transducer.

Par ailleurs, la disposition des transducteurs piézoélectriques est restreinte aux positions des attaches (qui sont en un nombre réduit), ce qui limite le nombre de capteurs qui peuvent être embarqués et donc la quantité d'informations que l'on peut récupérer sur la structure et en conséquence la qualité du diagnostic. L'article de H. Abramovitch et al., "Sensing and actuation of smart chiral honeycombs"; Proc. SPIE 6935, Health Monitoring of Structural and Biological Systems 2008, 693506, p. 1-7, (2008 ), doi : 10.1117 / 12.775588 décrit une structure alvéolaire dont les alvéoles sont respectivement délimitées par une pluralité de parois.Furthermore, the arrangement of the piezoelectric transducers is restricted to the positions of the attachments (which are in a reduced number), which limits the number of sensors which can be on board and therefore the quantity of information which can be retrieved on the structure. and consequently the quality of the diagnosis. The article of H. Abramovitch et al., "Sensing and actuation of smart chiral honeycombs"; proc. SPIE 6935, Health Monitoring of Structural and Biological Systems 2008, 693506, p. 1-7, (2008 ), doi: 10.1117/12.775588 describes a honeycomb structure whose cells are respectively delimited by a plurality of walls.

DISCLOSURE OF THE INVENTION

L'invention vise à surmonter les inconvénients précités de l'art antérieur.The invention aims to overcome the aforementioned drawbacks of the prior art.

Plus particulièrement elle vise à disposer d'un dispositif de contrôle par onde élastique qui permette de réaliser le contrôle d'une structure alvéolaire, ce, sans avoir à démonter la pièce dans laquelle ladite structure est intégrée, en limitant l'intrusivité et surtout le risque de fragilisation de ladite structure ou du dispositif de contrôle, et présentant une meilleure résistance des transducteurs aux agressions extérieures.More particularly, it aims to have a control device by elastic wave which makes it possible to carry out the control of a cellular structure, this, without having to dismantle the part in which said structure is integrated, by limiting the intrusiveness and especially the risk of embrittlement of said structure or of the control device, and presenting a better resistance of the transducers to external attacks.

En outre l'invention vise à permettre à l'onde élastique de parcourir une distance maximale pour une puissance donnée de l'onde élastique émise.Furthermore, the invention aims to allow the elastic wave to travel a maximum distance for a given power of the elastic wave emitted.

Un objet de l'invention permettant d'atteindre ce but est une structure alvéolaire comprenant plusieurs alvéoles, chaque alvéole étant délimitée par une paroi, ladite structure alvéolaire comportant un dispositif de contrôle d'intégrité comprenant :

au moins un transducteur piézoélectrique apte à émettre une onde élastique de manière à ce que ladite onde émise se propage sur une distance donnée dans la structure, et positionné sur la paroi d'une alvéole de ladite structure de manière à présenter au moins un point de contact avec ladite alvéole ;
au moins un transducteur piézoélectrique apte à recevoir, depuis l'onde élastique émise, une onde élastique s'étant propagée sur une distance donnée dans la structure, et positionné sur la paroi d'une alvéole de ladite structure de manière à présenter au moins un point de contact avec ladite alvéole.

An object of the invention making it possible to achieve this object is a honeycomb structure comprising several cells, each cell being delimited by a wall, said honeycomb structure comprising an integrity control device comprising:

at least one piezoelectric transducer able to emit an elastic wave so that said emitted wave propagates over a given distance in the structure, and positioned on the wall of a cell of said structure so as to present at least one point of contact with said cell;
at least one piezoelectric transducer capable of receiving, from the elastic wave emitted, an elastic wave having propagated over a given distance in the structure, and positioned on the wall of a cell of said structure so as to present at least one point of contact with said cell.

Selon l'invention, au moins une alvéole comprend plusieurs transducteurs piézoélectriques, formant ainsi un bloc de transducteurs.According to the invention, at least one cell comprises several piezoelectric transducers, thus forming a block of transducers.

La structure alvéolaire selon l'invention permet de disposer d'un dispositif de contrôle offrant de grands avantages aussi bien en termes de puissance du signal émis qu'en termes d'intrusivité réduite : meilleure résistance des transducteurs aux agressions extérieures et moins de risque de créer des fragilités de la peau composite par rapport à des dispositifs disposés sur une peau d'une structure alvéolaire sandwich. Le transducteur étant intégré dans la partie alvéolaire, il est protégé des agressions externes. Il peut être maintenu à demeure dans la structure. L'invention permet d'éviter d'avoir à démonter la pièce dans laquelle la structure est intégrée. Elle permet également d'éviter d'avoir à démonter la structure elle-même.The honeycomb structure according to the invention makes it possible to have a control device offering great advantages both in terms of the power of the signal emitted and in terms of reduced intrusiveness: better resistance of the transducers to external attacks and less risk of create weaknesses in the composite skin with respect to devices placed on a skin of a sandwich alveolar structure. The transducer being integrated in the alveolar part, it is protected from external attacks. It can be kept permanently in the structure. The invention makes it possible to avoid having to dismantle the part in which the structure is integrated. It also avoids having to dismantle the structure itself.

Les transducteurs utilisés dans le contrôle des structures exploitent des hautes fréquences acoustiques et des fréquences d'ultrasons (d'une dizaine kHz à quelques centaines de kHz). Les transducteurs sont de taille relativement petite et par conséquent légers, ce qui leur permet d'être positionnés sur une paroi d'une alvéole sans risquer de déformer celle-ci et donc la structure.The transducers used in the control of structures exploit high acoustic frequencies and ultrasonic frequencies (from about ten kHz to a few hundred kHz). The transducers are relatively small in size and therefore light, which allows them to be positioned on a wall of a cell without risking deforming the latter and therefore the structure.

En outre, il n'est pas nécessaire de rajouter un élément à l'intérieur de l'alvéole pour maintenir un transducteur, puisque la paroi de l'alvéole suffit. L'invention permet donc de disposer d'un dispositif de contrôle léger, présentant un risque très minime de fragiliser la structure.Furthermore, it is not necessary to add an element inside the cell to maintain a transducer, since the wall of the cell is sufficient. The invention therefore makes it possible to have a lightweight control device, presenting a very minimal risk of weakening the structure.

Il est précisé que la largeur d'un transducteur est définie comme étant sa plus grande dimension dans la direction de la tangente de l'alvéole au niveau du point de contact entre le transducteur et la paroi de l'alvéole et que l'épaisseur d'un transducteur est définie comme étant sa plus grande dimension dans la direction perpendiculaire à ladite tangente.It is specified that the width of a transducer is defined as being its greatest dimension in the direction of the tangent of the cell at the level of the point of contact between the transducer and the wall of the cell and that the thickness d 'a transducer is defined as its largest dimension in the direction perpendicular to said tangent.

En utilisant des transducteurs moins larges, elle permet d'augmenter l'épaisseur de ceux-ci afin d'augmenter la puissance des ondes émises.By using less wide transducers, it makes it possible to increase their thickness in order to increase the power of the waves emitted.

Cela peut permettre en outre de limiter le nombre de transducteurs à disposer sur la surface de la structure, et de limiter la quantité de câblage.This can also make it possible to limit the number of transducers to be arranged on the surface of the structure, and to limit the amount of wiring.

Alternativement, comme l'intrusivité de la solution est limitée, il est possible de disposer une densité de transducteurs plus importante sur une surface donnée, et ce, afin de multiplier la qualité et la fiabilité d'information qu'un transducteur seul est possible de récupérer.Alternatively, as the intrusiveness of the solution is limited, it is possible to arrange a greater density of transducers on a given surface, and this, in order to multiply the quality and the reliability of information that a single transducer is possible to retrieve.

Le fait d'avoir un bloc de transducteurs dans au moins une alvéole permet de couvrir la structure le plus largement possible et d'augmenter la puissance totale émise si les transducteurs sont émetteurs. En particulier, si les transducteurs sont répartis régulièrement dans l'alvéole et s'ils fonctionnent en émission, cela permet d'émettre des ondes élastiques le plus axisymétriquement possible autour du bloc. Si les transducteurs sont répartis régulièrement dans l'alvéole et s'ils fonctionnent en réception, cela permet de recevoir plus sûrement des ondes élastiques depuis les ondes élastiques émises.The fact of having a block of transducers in at least one cell makes it possible to cover the structure as widely as possible and to increase the total power emitted if the transducers are transmitters. In particular, if the transducers are regularly distributed in the cell and if they operate in emission, this makes it possible to emit elastic waves as axisymmetrically as possible around the block. If the transducers are evenly distributed in the cell and if they operate in reception, this makes it possible to more reliably receive elastic waves from the elastic waves emitted.

D'une manière générale, le fait d'avoir un bloc de transducteurs dans au moins une alvéole permet multiplier les émetteur et les récepteurs d'ultrasons embarqués dans la structure, ce qui multiplie la quantité d'informations qui peut être obtenue sur la structure, et ce qui renforce donc la qualité de l'analyse. Cela permet notamment d'obtenir un diagnostic plus fiable sur l'état de santé de la structure.In general, having a block of transducers in at least one cell makes it possible to multiply the ultrasound transmitters and receivers embedded in the structure, which multiplies the amount of information that can be obtained on the structure. , which therefore improves the quality of the analysis. In particular, this makes it possible to obtain a more reliable diagnosis of the state of health of the structure.

En outre, lorsque l'on a un bloc de plusieurs transducteurs dans une alvéole, il est possible de mettre en œuvre la technique dite de « Embedded Ultrasonic Structural Radar » qui consiste à scanner circulairement la structure dans le plan, sur le principe d'un radar tournant, pour produire une image de la structure.In addition, when there is a block of several transducers in a cell, it is possible to implement the so-called “Embedded Ultrasonic Structural Radar” technique which consists of circularly scanning the structure in the plane, on the principle of a rotating radar, to produce an image of the structure.

Le câblage nécessaire aux transducteurs peut cheminer entre les alvéoles dans des évidements prévus à cet effet ou déjà existants dans celles-ci, par exemple entre chaque alvéole et une des peaux composites, puis le long de ladite peau. Ainsi, le cheminement et la protection du câblage peut être facilité du fait même de la structure alvéolaire.The wiring required for the transducers can run between the cells in recesses provided for this purpose or already existing therein, for example between each cell and one of the composite skins, then along said skin. Thus, routing and protection of the wiring can be facilitated by the very fact of the honeycomb structure.

L'électronique des transducteurs (ou au moins de quelques-uns) peut avantageusement être intégrée dans une alvéole afin de minimiser le câblage.The electronics of the transducers (or at least some of them) can advantageously be integrated into a cell in order to minimize wiring.

Le dispositif de contrôle s'intègre aisément à une structure alvéolaire, dont les alvéoles sont vides, et peut être aisément intégré dans un procédé de fabrication de ladite structure alvéolaire.The control device is easily integrated into a honeycomb structure, the cells of which are empty, and can be easily integrated into a process for manufacturing said honeycomb structure.

En outre, le dispositif de contrôle est très aisément modulable, adaptable en fonction de la structure. En effet, il est possible d'avoir plusieurs schémas d'implantation des transducteurs dans une alvéole et/ou dans plusieurs alvéoles. Il est possible d'utiliser différents types et/ou différentes dimensions de transducteurs acoustiques piézoélectriques. Il est également possible de les associer avec d'autres types de capteurs.In addition, the control device is very easily modular, adaptable according to the structure. Indeed, it is possible to have several diagrams of implantation of the transducers in a cell and/or in several cells. It is possible to use different types and/or different sizes of piezoelectric acoustic transducers. It is also possible to combine them with other types of sensors.

Selon un mode de réalisation, un transducteur piézoélectrique apte à émettre une onde élastique et un transducteur piézoélectrique apte à recevoir une onde élastique peut être un seul transducteur piézoélectrique apte à émettre et à recevoir une onde élastique. Un transducteur peut fonctionner en mode pulse-echo : l'onde élastique émise, lorsqu'elle rencontre un défaut, renvoie vers le transducteur une onde élastique diffractée dont le signal porte l'empreinte dudit défaut. Dans ce cas, il est nécessaire de disposer de moyens de commutation permettant de basculer ledit transducteur d'un mode émission à un mode réception ; puis de le basculer à nouveau en mode émission, et de répéter ces opérations. Ce basculement soit être suffisamment rapide pour que le transducteur ait le temps de recevoir l'onde élastique diffractée par le défaut, typiquement inférieur à la microseconde.According to one embodiment, a piezoelectric transducer able to emit an elastic wave and a piezoelectric transducer able to receive an elastic wave can be a single piezoelectric transducer able to emit and receive an elastic wave. A transducer can operate in pulse-echo mode: the elastic wave emitted, when it encounters a defect, sends a diffracted elastic wave back to the transducer, the signal of which bears the imprint of said defect. In this case, it is necessary to have switching means making it possible to switch said transducer from a transmission mode to a reception mode; then switch it back to transmission mode, and repeat these operations. This switching must be fast enough for the transducer to have time to receive the elastic wave diffracted by the defect, typically less than a microsecond.

Selon un mode de réalisation alternatif, la structure alvéolaire comprend au moins un premier transducteur piézoélectrique émetteur (apte à émettre une onde élastique) positionné sur une première alvéole et au moins un deuxième transducteur piézoélectrique récepteur (apte à recevoir une onde élastique) positionné sur une seconde alvéole. Les deux transducteurs sont disposés au sein de deux alvéoles distinctes et suffisamment éloignées pour pouvoir détecter un défaut dans la structure le plus efficacement et sûrement possible.According to an alternative embodiment, the honeycomb structure comprises at least a first transmitter piezoelectric transducer (able to emit an elastic wave) positioned on a first cell and at least a second receiver piezoelectric transducer (able to receive an elastic wave) positioned on a second cell. The two transducers are arranged within two separate cells far enough apart to be able to detect a defect in the structure as efficiently and reliably as possible.

Il est encore plus avantageux de disposer d'un réseau de transducteurs astucieusement répartis dans la structure, afin de détecter encore plus sûrement tout défaut dans la structure.It is even more advantageous to have a network of transducers cleverly distributed in the structure, in order to detect any fault in the structure even more reliably.

Selon un mode de réalisation particulier, la structure alvéolaire comprend au moins deux transducteurs en opposition de phase.According to a particular embodiment, the honeycomb structure comprises at least two transducers in phase opposition.

On entend par « opposition de phase » le fait que deux transducteurs émettent des ondes élastiques de même fréquence mais déphasées l'une par rapport à l'autre d'une demie période. Pour être en opposition de phase, un premier et un deuxième transducteurs peuvent être par exemple alimentés par des courants électriques en opposition de phase. Alternativement et préférentiellement, les électrodes du premier transducteur peuvent être inversées par rapport à celles du deuxième transducteur.By “phase opposition” is meant the fact that two transducers emit elastic waves of the same frequency but out of phase with respect to each other by half a period. To be in phase opposition, a first and a second transducer may for example be powered by electric currents in phase opposition. Alternatively and preferably, the electrodes of the first transducer can be reversed with respect to those of the second transducer.

Selon un mode de réalisation préféré, l'onde élastique est une onde ultrasonore.According to a preferred embodiment, the elastic wave is an ultrasonic wave.

Selon un mode de réalisation préféré, les parois délimitant les alvéoles de la structure alvéolaire présentent chacune une section polygonale, de préférence hexagonale. Ainsi une paroi présente plusieurs faces latérales (nommées « faces » par la suite), par exemple six faces dans le cas d'un hexagone.According to a preferred embodiment, the walls delimiting the cells of the honeycomb structure each have a polygonal section, preferably hexagonal. Thus a wall has several lateral faces (called “faces” hereafter), for example six faces in the case of a hexagon.

Selon un mode de réalisation particulier, un bloc comprend des transducteurs répartis sur une ou plusieurs faces d'une alvéole. Cette configuration est possible dans le cas où les parois des alvéoles présentent des sections polygonales.According to a particular embodiment, a block comprises transducers distributed over one or more faces of a cell. This configuration is possible in the case where the walls of the cells have polygonal sections.

Selon un mode de réalisation particulier, un bloc comprend des transducteurs répartis sur des faces adjacentes de l'alvéole. Cette configuration permet d'émettre des ondes élastiques dans un champ privilégié (ou selon un angle solide donné).According to a particular embodiment, a block comprises transducers distributed over adjacent faces of the cell. This configuration makes it possible to emit elastic waves in a privileged field (or according to a given solid angle).

Selon un mode de réalisation, le bloc comprend des transducteurs régulièrement répartis sur les faces de l'alvéole. Cette configuration permet d'émettre des ondes élastiques le plus axisymétriquement possible autour du bloc.According to one embodiment, the block comprises transducers regularly distributed over the faces of the cell. This configuration makes it possible to emit elastic waves as axisymmetrically as possible around the block.

Selon un mode de réalisation particulier, le bloc comprend des transducteurs répartis sur chacune des faces de l'alvéole. Cette configuration permet de renforcer l'aspect axisymétrique des ondes élastiques émises.According to a particular embodiment, the block comprises transducers distributed over each of the faces of the cell. This configuration makes it possible to reinforce the axisymmetric aspect of the elastic waves emitted.

Selon un mode de réalisation, au moins une première alvéole comporte un bloc émetteur comprenant des transducteurs émetteurs et au moins une seconde alvéole comporte au moins un transducteur récepteur.According to one embodiment, at least a first cell comprises a transmitter block comprising transmitter transducers and at least a second cell comprises at least one receiver transducer.

Selon un mode de réalisation, au moins au moins une première alvéole comporte un bloc émetteur comprenant des transducteurs émetteurs et au moins une seconde alvéole comporte un bloc récepteur comprenant des transducteurs récepteurs.According to one embodiment, at least at least a first cell comprises a transmitter unit comprising transmitter transducers and at least one second cell comprises a receiver block comprising receiver transducers.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de contrôle d'intégrité comprend en outre des moyens de traitement du signal de l'onde élastique reçue, aptes à déterminer le niveau d'intégrité de ladite structure. Dans ce cas, les transducteurs doivent être reliés aux moyens de traitement. Cela permet de créer un système complet allant de la création de signaux générés par les ondes élastiques jusqu'au traitement desdits signaux, de manière à pouvoir détecter un défaut ou de conclure à une absence de défaut.According to one embodiment, the integrity monitoring device further comprises means for processing the signal of the elastic wave received, able to determine the level of integrity of said structure. In this case, the transducers must be connected to the processing means. This makes it possible to create a complete system ranging from the creation of signals generated by the elastic waves to the processing of said signals, so as to be able to detect a fault or conclude that there is no fault.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de contrôle d'intégrité comprend en outre des moyens de commande du au moins un transducteur.According to one embodiment, the integrity check device further comprises means for controlling the at least one transducer.

Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de commande comprennent des moyens de commutation aptes à basculer au moins un transducteur du mode émission à un mode réception et inversement.According to a particular embodiment, the control means comprise switching means capable of switching at least one transducer from transmission mode to reception mode and vice versa.

Selon un mode de réalisation, les moyens de traitement comprennent des moyens de soustraction du signal de l'onde élastique reçue et d'un signal de référence correspondant à une structure alvéolaire saine. Le signal de référence peut être obtenu par modélisation ou expérimentalement.According to one embodiment, the processing means comprise means for subtracting the signal from the elastic wave received and a reference signal corresponding to a healthy alveolar structure. The reference signal can be obtained by modeling or experimentally.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de contrôle d'intégrité comprend en outre un capteur de température, les moyens de traitement étant configurés pour utiliser une mesure de température acquise par ledit capteur. Ceci permet de normaliser les signaux des ondes élastiques (en amplitude ou en déphasage).According to one embodiment, the integrity monitoring device further comprises a temperature sensor, the processing means being configured to use a temperature measurement acquired by said sensor. This makes it possible to normalize the signals of the elastic waves (in amplitude or in phase shift).

Un autre objet de l'invention est un procédé de contrôle d'intégrité d'une structure composite alvéolaire comprenant les étapes suivantes :

l'émission d'une onde élastique au moyen d'un transducteur piézoélectrique de manière à ce que ladite onde émise se propage sur une distance donnée dans la structure alvéolaire ;
la réception par un transducteur piézoélectrique, depuis l'onde élastique émise, d'une onde élastique s'étant propagée sur une distance donnée dans la structure alvéolaire ;
le traitement du signal de l'onde élastique reçue de manière à déterminer le niveau d'intégrité de ladite structure alvéolaire ; chaque transducteur piézoélectrique étant positionné sur la paroi d'une alvéole de la structure alvéolaire de manière à présenter au moins un point de contact avec ladite alvéole.

Another object of the invention is a method for checking the integrity of a cellular composite structure comprising the following steps:

the emission of an elastic wave by means of a piezoelectric transducer so that said emitted wave propagates over a given distance in the honeycomb structure;
the reception by a piezoelectric transducer, from the emitted elastic wave, of an elastic wave having propagated over a given distance in the alveolar structure;
signal processing of the elastic wave received so as to determine the level of integrity of said alveolar structure; each piezoelectric transducer being positioned on the wall of a cell of the honeycomb structure so as to have at least one point of contact with said cell.

Selon un mode de réalisation, le procédé de contrôle comprend une étape de commutation d'un transducteur piézoélectrique du mode émission au mode réception.According to one embodiment, the control method comprises a step of switching a piezoelectric transducer from transmission mode to reception mode.

Selon un mode de réalisation, le procédé de contrôle comprend une étape de commutation d'un transducteur piézoélectrique du mode réception au mode émission.According to one embodiment, the control method comprises a step of switching a piezoelectric transducer from reception mode to transmission mode.

Selon un mode de réalisation, au moins un premier transducteur piézoélectrique fonctionne en mode émission, et au moins deuxième transducteur piézoélectrique fonctionne en mode réception.According to one embodiment, at least a first piezoelectric transducer operates in transmit mode, and at least a second piezoelectric transducer operates in receive mode.

Selon un mode de réalisation, l'étape de traitement comprend une étape de soustraction du signal de l'onde élastique reçue et d'un signal de référence.According to one embodiment, the processing step comprises a step of subtracting the received elastic wave signal from a reference signal.

Selon un mode de réalisation, le procédé de contrôle comprend en outre une étape de mesure de température au niveau de la structure alvéolaire, l'étape de traitement utilisant une mesure de température acquise par ledit capteur.According to one embodiment, the control method further comprises a temperature measurement step at the level of the structure alveolar, the processing step using a temperature measurement acquired by said sensor.

Un autre objet de l'invention est une pièce d'avion comportant une structure alvéolaire selon l'invention.Another object of the invention is an airplane part comprising a honeycomb structure according to the invention.

DESCRIPTION OF FIGURES

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit donnée à titre illustratif et non limitatif, faite en regard des figures annexées parmi lesquelles

les figures 1A et 1B illustrent une structure composite alvéolaire connue, avec différentes formes d'alvéoles ;
la figure 2 illustre le principe du contrôle santé d'une structure par ondes élastiques guidées émises et détectées par un réseau de transducteurs piézoélectriques ;
les figures 3A à 3C illustrent un mode d'analyse par soustraction des ondes élastiques pour détecter un défaut ;
la figure 4 illustre un premier mode de réalisation de l'invention ;
la figure 5 illustre un second mode de réalisation de l'invention ;
les figures 6A à 6C illustrent trois modes particuliers de réalisation de l'invention dans lesquels les transducteurs sont disposés selon plusieurs configurations au sein d'une alvéole ;
la figure 7 illustre un mode particulier de réalisation de l'invention dans lesquels les transducteurs sont en opposition de phase ;
les figures 8A à 8C illustrent trois types de déformations d'éléments piézoélectriques pouvant être mis en oeuvre dans l'invention;
les figures 9A à 9D montrent comment une onde émise par un transducteur émetteur se propage lorsqu'elle rencontre un défaut ;
la figure 10 illustre un exemple de dispositif de contrôle, incluant les moyens de traitement et de commande.

Other characteristics and advantages of the invention will become apparent with the aid of the following description given by way of illustration and not limitation, given with regard to the appended figures, among which

them figures 1A and 1B illustrate a known composite honeycomb structure, with different shapes of honeycombs;
the figure 2 illustrates the principle of the health check of a structure by guided elastic waves emitted and detected by a network of piezoelectric transducers;
them figures 3A to 3C illustrate a mode of analysis by subtraction of elastic waves to detect a defect;
the figure 4 illustrates a first embodiment of the invention;
the figure 5 illustrates a second embodiment of the invention;
them figures 6A to 6C illustrate three particular embodiments of the invention in which the transducers are arranged in several configurations within a cell;
the figure 7 illustrates a particular embodiment of the invention in which the transducers are in phase opposition;
them figures 8A to 8C illustrate three types of deformations of piezoelectric elements that can be implemented in the invention;
them figures 9A to 9D show how a wave emitted by an emitting transducer propagates when it encounters a fault;
the figure 10 illustrates an example of a control device, including the processing and control means.

DETAILED DISCUSSION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

Les figures 1A et 2 ont été décrites au début de la présente description et ne seront pas reprises ici.The figure 1A and 2 have been described at the beginning of this description and will not be repeated here.

Dans les figures qui suivent (sauf les figures 8A à 8C et 10), les alvéoles 10 présentent une section hexagonale : on parle de nid d'abeille. Alternativement, elles peuvent présenter des sections moins régulières, elles peuvent être fermées ou ouvertes, des alvéoles peuvent présenter des sections de type sinusoïdal, comme illustré en figure 1B.In the following figures (except the figures 8A to 8C and 10 ), the cells 10 have a hexagonal section: we speak of a honeycomb. Alternatively, they may have less regular sections, they may be closed or open, cells may have sinusoidal sections, as illustrated in figure 1B .

Les transducteurs piézoélectriques sont utilisés comme émetteurs et/ou récepteurs d'ondes élastiques guidées. La diffraction des ondes élastiques sur un ou des défauts fournit une signature spécifique, et c'est cette signature qui est analysée par les moyens de traitement pour détecter, localiser et dimensionner un ou des défauts dans la structure.Piezoelectric transducers are used as transmitters and/or receivers of guided elastic waves. The diffraction of elastic waves on one or more defects provides a specific signature, and it is this signature which is analyzed by the processing means to detect, locate and dimension one or more defects in the structure.

Les moyens de traitement peuvent comprendre des moyens de calcul simples ou des algorithmes ou modèles plus complexes aptes à détecter, localiser et dimensionner un ou des défauts de la structure.The processing means can comprise simple calculation means or more complex algorithms or models capable of detecting, locating and dimensioning one or more defects of the structure.

Comme illustré en figures 3A à 3C, les moyens de calcul peuvent consister en une soustraction du signal de l'onde élastique reçue (fig 3B) par rapport à un signal d'onde élastique de référence (fig 3A) afin d'obtenir directement le signal diffracté par le défaut (fig 3C). Ce mode de calcul est adapté lorsqu'il n'y a pas un grand réseau de transducteurs. D'autres stratégies de comparaison entre le signal reçu et un signal de référence que la simple soustraction peuvent être mises en place afin d'obtenir le signal diffracté par le défaut de manière plus robuste, et peuvent prendre en compte les variations environnementales (notamment les variations de la température).As illustrated in figures 3A to 3C , the calculation means may consist of a subtraction of the received elastic wave signal ( Fig. 3B ) with respect to a reference elastic wave signal ( Fig. 3A ) in order to directly obtain the signal diffracted by the defect ( Fig. 3C ). This mode of calculation is suitable when there is not a large network of transducers. Other comparison strategies between the received signal and a reference signal than simple subtraction can be implemented in order to obtain the signal diffracted by the defect in a more robust manner, and can take into account environmental variations (in particular temperature changes).

Alternativement, les moyens de calcul peuvent se baser sur la fusion d'informations provenant de différents capteurs, par exemple en utilisant un algorithme d'imagerie tel que la tomographie, comme décrit dans le brevet FR3014200 . Ce mode de calcul est adapté lorsqu'il y a un nombre important de transducteurs. Et il permet d'éviter de faire le calcul par soustraction, qui peut être source de fausses alarmes, notamment en cas de variations environnementales importantes entre les deux mesures.Alternatively, the calculation means can be based on the fusion of information coming from different sensors, for example by using an imaging algorithm such as tomography, as described in the patent FR3014200 . This calculation mode is suitable when there is a large number of transducers. And it makes it possible to avoid making the calculation by subtraction, which can be a source of false alarms, in particular in the event of significant environmental variations between the two measurements.

La figure 4 illustre un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel plusieurs alvéoles 10 comprennent un seul transducteur 20. Dans ce cas, le transducteur 20 peut présenter une épaisseur « e » importante, dans la limite des dimensions intérieures de l'alvéole 10. De préférence, on répartit les alvéoles avec transducteur d'une manière astucieuse au sein de la structure 1 de manière à couvrir ladite structure le plus largement possible. Au moins un premier transducteur 20a fonctionne en émission (on peut parler de transducteur émetteur) et est positionné sur la paroi d'une première alvéole 10a et au moins un second transducteur 20b fonctionne en réception (on peut parler de transducteur émetteur) et est positionné sur la paroi d'une seconde alvéole 10b.The figure 4 illustrates a first embodiment of the invention, in which several cells 10 comprise a single transducer 20. In this case, the transducer 20 may have a significant thickness "e", within the limit of the internal dimensions of the cell 10. Preferably, the cells with transducer are distributed in a clever way within the structure 1 so as to cover said structure as widely as possible. At least one first transducer 20a operates in transmission (we can speak of transmitting transducer) and is positioned on the wall of a first cell 10a and at least one second transducer 20b operates in reception (we can speak of transmitting transducer) and is positioned on the wall of a second cell 10b.

Afin de favoriser une couverture complète de la structure à contrôler avec un nombre minimal de transducteurs, il est parfois préférable de rendre le champ d'ondes élastiques émis le plus axisymétrique possible.In order to promote complete coverage of the structure to be inspected with a minimum number of transducers, it is sometimes preferable to make the elastic wave field emitted as axisymmetric as possible.

Alternativement ou en complément, on peut aussi vouloir renforcer l'émission des ondes élastiques uniquement selon un angle solide donné.Alternatively or in addition, it may also be desired to reinforce the emission of the elastic waves only according to a given solid angle.

En outre, dans de nombreux cas, il est judicieux d'intégrer plusieurs transducteurs au sein d'une même alvéole.Furthermore, in many cases, it is judicious to integrate several transducers within the same cell.

Ainsi, la figure 5 illustre un second mode de réalisation de l'invention dans lequel certaines alvéoles 10 comprennent un seul transducteur 20 fonctionnant en émission ou en réception, et d'autres alvéoles 10 comprennent un bloc 2 de trois transducteurs 20 fonctionnant en émission ou en réception, et par exemple régulièrement répartis sur la paroi de l'alvéole (ici sur trois des six faces d'une alvéole hexagonale). On répartit les transducteurs 20a fonctionnant en émission et les transducteurs 20b fonctionnant en réception d'une manière astucieuse de manière à couvrir la structure 1 le plus largement possible. Dans l'exemple représenté, au moins une alvéole 10a comprend un bloc 2a de trois transducteurs émetteurs 20a, et au moins trois alvéoles 10 comprennent chacune un seul transducteur récepteur 20b.Thus, the figure 5 illustrates a second embodiment of the invention in which certain cells 10 comprise a single transducer 20 operating in transmission or in reception, and other cells 10 comprise a block 2 of three transducers 20 operating in transmission or in reception, and by example regularly distributed on the wall of the cell (here on three of the six faces of a hexagonal cell). The transducers 20a operating in transmission and the transducers 20b operating in reception are distributed in a clever way so as to cover the structure 1 as widely as possible. In the example shown, at least a cell 10a comprises a block 2a of three transmitter transducers 20a, and at least three cells 10 each comprise a single receiver transducer 20b.

Les figures 6A à 6C illustrent plusieurs modes particuliers de réalisation qui correspondent à plusieurs arrangements de transducteurs 20 dans une alvéole 10, en d'autres termes plusieurs arrangements de blocs 2.The figures 6A to 6C illustrate several particular embodiments which correspond to several arrangements of transducers 20 in a cell 10, in other words several arrangements of blocks 2.

La figure 6A illustre un bloc 2 comprenant trois transducteurs 20 répartis régulièrement sur trois des six faces d'une alvéole 10 hexagonale. Si les trois transducteurs 20 fonctionnent en émission, cela permet d'avoir un champ d'ondes élastiques émis axisymétriquement. Si les trois transducteurs 20 fonctionnent en réception, cela permet de recevoir plus sûrement des ondes élastiques depuis les ondes élastiques émises.The Figure 6A illustrates a block 2 comprising three transducers 20 evenly distributed over three of the six faces of a hexagonal cell 10. If the three transducers 20 operate in transmission, this makes it possible to have an elastic wave field emitted axisymmetrically. If the three transducers 20 operate in reception, this makes it possible to more reliably receive elastic waves from the elastic waves emitted.

La figure 6B illustre un bloc comprenant trois transducteurs répartis sur trois faces adjacentes d'une alvéole hexagonale. Si les trois transducteurs 20 fonctionnent en émission, cela permet d'avoir un champ d'ondes élastiques émis selon un angle solide donné.The figure 6B illustrates a block comprising three transducers distributed over three adjacent faces of a hexagonal cell. If the three transducers 20 operate in transmission, this makes it possible to have an elastic wave field emitted at a given solid angle.

La figure 6C illustre un bloc comprenant six transducteurs répartis sur les six faces d'une alvéole hexagonale. Si les trois transducteurs 20 fonctionnent en émission, cela permet d'avoir un champ d'ondes élastiques émis encore plus axisymétriquement tout en limitant le champ proche au transducteur (zone dans laquelle l'interprétation des signaux est plus délicate) par rapport à la configuration de la figure 6A. Si les six transducteurs 20 fonctionnent en réception, cela permet de recevoir encore plus sûrement des ondes élastiques depuis les ondes élastiques émises.The Fig. 6C illustrates a block comprising six transducers distributed over the six faces of a hexagonal cell. If the three transducers 20 operate in emission, this makes it possible to have an elastic wave field emitted even more axisymmetrically while limiting the near field to the transducer (zone in which the interpretation of the signals is more delicate) compared to the configuration of the Figure 6A . If the six transducers 20 operate in reception, this makes it possible to receive elastic waves even more reliably from the elastic waves emitted.

Dans les figures 5 à 6C, les transducteurs 20 sont connectés afin d'émettre en phase. Cela permet d'augmenter la puissance totale émise.In the figures 5 to 6C , the transducers 20 are connected in order to transmit in phase. This makes it possible to increase the total power emitted.

La figure 7 illustre un mode de réalisation particulier dans lequel certains transducteurs 20 sont en opposition de phase. Cela permet de renforcer certains modes de propagation d'ondes ou certaines directions de propagation privilégiées.The figure 7 illustrates a particular embodiment in which certain transducers 20 are in phase opposition. This makes it possible to reinforce certain wave propagation modes or certain preferred directions of propagation.

En multipliant plusieurs combinaisons possibles, il est possible de générer différentes combinaisons d'ondes élastiques qui vont interroger la structure, ce qui augmente les informations quant à son état de santé.By multiplying several possible combinations, it is possible to generate different combinations of elastic waves which will interrogate the structure, which increases the information as to its state of health.

Les éléments piézoélectriques des transducteurs peuvent être par exemple sous forme de cristaux, de céramiques ou de polymères céramiques.The piezoelectric elements of the transducers can for example be in the form of crystals, ceramics or ceramic polymers.

Il peut s'agir d'éléments PZT (Titano-Zirconate de Plomb).They may be PZT elements (Lead Titanium-Zirconate).

Il peut également s'agir de polymères PVDF qui présentent un intérêt lorsqu'il faut coller le transducteur sur une surface de géométrie complexe.They can also be PVDF polymers which are of interest when it is necessary to bond the transducer to a surface of complex geometry.

Différents types d'éléments piézoélectriques peuvent être combinés.Different types of piezoelectric elements can be combined.

Il est également possible de combiner des transducteurs disposés sur la paroi d'une alvéole avec des transducteurs positionnés sur une ou plusieurs peau(x) d'une structure alvéolaire sandwich.It is also possible to combine transducers arranged on the wall of a cell with transducers positioned on one or more skin(s) of a sandwich alveolar structure.

Les figures 8A à 8C illustrent trois modes de déformations générées par un transducteur émetteur 20a positionné sur une paroi d'une alvéole 10. La figure 8A illustre le mode longitudinal, la figure 8B le mode en cisaillement et la figure 8C le mode normal. Ces différents modes de déformations permettent de privilégier, en fonction de la configuration d'intégration des capteurs et de la fréquence, l'émission d'un mode guidé ou d'un autre dans la structure.The figures 8A to 8C illustrate three deformation modes generated by an emitting transducer 20a positioned on a wall of a cell 10. The figure 8A illustrates the longitudinal mode, the figure 8B the shear mode and the Fig. 8C normal mode. These different deformation modes make it possible to favour, depending on the integration configuration of the sensors and the frequency, the emission of one guided mode or another in the structure.

Les figures 9A à 9D montrent comment une onde élastique émise par un transducteur se propage lorsqu'elle rencontre un défaut D. Dans le mode représenté, le dispositif de contrôle d'intégrité comprend un bloc émetteur 2a comprenant trois transducteurs 20a en mode émission et un bloc récepteur 2b comprenant trois transducteurs 20b en mode réception. Les trois transducteurs du bloc 2a produisent un champ d'ondes élastiques 30a émises dans toutes les directions autour du bloc 2a. Les figures 9A et 9B illustrent la progression de l'émission des ondes élastiques. En figure 9C, l'onde élastique émise 30a atteint le défaut D et crée une diffraction de l'onde. Une onde élastique diffractée 30b est ainsi générée. Elle est reçue par le bloc récepteur 2b. Alternativement, le bloc récepteur 2b pourrait être remplacé par un seul transducteur 20b en mode réception. Dans un autre mode alternatif, il pourrait ne pas y avoir de bloc récepteur 2b ou de transducteur récepteur 20b et le bloc 2a pourrait aussi fonctionner en mode récepteur. Dans ce cas, il faut prévoir un système de commutation du mode émission au mode réception et inversement.The figures 9A to 9D show how an elastic wave emitted by a transducer propagates when it encounters a fault D. In the mode shown, the integrity monitoring device comprises a transmitter unit 2a comprising three transducers 20a in transmission mode and a receiver unit 2b comprising three transducers 20b in reception mode. The three transducers of block 2a produce a field of elastic waves 30a emitted in all directions around block 2a. The figures 9A and 9B illustrate the progression of elastic wave emission. In figure 9C , the emitted elastic wave 30a reaches the defect D and creates a diffraction of the wave. A diffracted elastic wave 30b is thus generated. She is received by the receiver block 2b. Alternatively, the receiver unit 2b could be replaced by a single transducer 20b in reception mode. In another alternative mode, there could be no receiver block 2b or receiver transducer 20b and block 2a could also operate in receiver mode. In this case, it is necessary to provide a system for switching from transmission mode to reception mode and vice versa.

Les transducteurs 20 sont positionnés sur la paroi de certaines alvéoles de la structure. Ils peuvent être par exemple collés ou soudés.The transducers 20 are positioned on the wall of certain cells of the structure. They can for example be glued or welded.

La figure 10 illustre un exemple de dispositif de contrôle qui peut être combiné avec l'un quelconque des modes de l'invention et qui inclut des moyens de traitement 40 et des moyens de commande 50 associés aux transducteurs 20.The figure 10 illustrates an example of a control device which can be combined with any one of the modes of the invention and which includes processing means 40 and control means 50 associated with the transducers 20.

La figure 10 illustre des transducteurs 20 mais cela peut être des blocs 2 de transducteurs.The figure 10 illustrates transducers 20 but it can be blocks 2 of transducers.

Les moyens de traitement 40 comprennent :

des moyens d'acquisition 41 des signaux ;
des moyens de calcul 42.

The processing means 40 include:

signal acquisition means 41;
means of calculation 42.

Les moyens d'acquisition 41 des signaux comprennent en général des moyens de numérisation. Ils peuvent également comprendre des moyens de conditionnement et/ou de filtrage des signaux.The signal acquisition means 41 generally comprise digitization means. They can also include signal conditioning and/or filtering means.

Les moyens de calcul 42 peuvent contenir des algorithmes de détection, de localisation et de dimensionnement des défauts de la structure 1.The calculation means 42 can contain algorithms for detecting, locating and sizing the faults of the structure 1.

Les moyens de traitement 40 peuvent également comprendre des moyens de stockage des signaux 43 et des moyens d'affichage 44.The processing means 40 can also comprise signal storage means 43 and display means 44.

Dans le cas d'une communication filaire, des fils ou des câbles de connexion 3 sont prévus pour connecter les transducteurs 20 aux moyens de traitement 40 des transducteurs.In the case of wired communication, connection wires or cables 3 are provided to connect the transducers 20 to the processing means 40 of the transducers.

En général, les moyens d'acquisition 41 sont disposés dans une unité à proximité du transducteur 20. Ils comprennent des moyens de numérisation des signaux de sorte que la communication filaire transporte un signal numérique vers les moyens de calcul 42.In general, the acquisition means 41 are arranged in a unit close to the transducer 20. They include means for digitization of the signals so that the wired communication carries a digital signal to the calculation means 42.

Alternativement, les moyens d'acquisition 41 peuvent être déportés dans une unité plus éloignée du transducteur. Dans ce cas, la communication filaire entre le transducteur 20 et les moyens d'acquisition 41 transporte un signal analogique.Alternatively, the acquisition means 41 can be moved to a unit further away from the transducer. In this case, the wired communication between the transducer 20 and the acquisition means 41 carries an analog signal.

Les fils ou câbles de connexion 3 peuvent cheminer entre les alvéoles dans des évidements prévus à cet effet ou déjà existants dans celles-ci. Par exemple pour une structure alvéolaire sandwich, les fils ou câbles de connexion 3 peuvent cheminer entre chaque alvéole et une des peaux composites, puis le long de ladite peau.The connecting wires or cables 3 can run between the cells in recesses provided for this purpose or already existing therein. For example, for a sandwich honeycomb structure, the connecting wires or cables 3 can run between each cell and one of the composite skins, then along said skin.

Ainsi, le cheminement et la protection du câblage peut être facilité du fait même de la structure alvéolaire.Thus, routing and protection of the wiring can be facilitated by the very fact of the honeycomb structure.

Tout ou partie des moyens de traitement 40 des transducteurs (ou au moins d'un ou de quelques transducteurs) peut avantageusement être intégrée dans une alvéole afin de minimiser le câblage.All or part of the means 40 for processing the transducers (or at least one or a few transducers) can advantageously be integrated into a cell in order to minimize wiring.

Les moyens d'acquisition 41 peuvent être disposés dans ou sur une alvéole, ou sur la surface d'une plaque, par exemple collés à ladite surface.The acquisition means 41 can be arranged in or on a cell, or on the surface of a plate, for example glued to said surface.

La transmission des transducteurs 20 vers tout ou partie des moyens de traitement 40 peut avantageusement être réalisée avec une communication sans fil 4.The transmission of the transducers 20 to all or part of the processing means 40 can advantageously be carried out with wireless communication 4.

Tout ou partie des moyens de traitement 40 peuvent être communs à plusieurs transducteurs si une fonction multiplexeur est ajoutée à des moyens de traitement 40.All or part of the processing means 40 can be common to several transducers if a multiplexer function is added to the processing means 40.

Les moyens de calcul 42 ne sont en général pas embarqués. Dans ce domaine d'application de l'aéronautique, ils peuvent être amenés lorsque l'avion est au sol.The calculation means 42 are generally not on board. In this field of application of aeronautics, they can be brought when the plane is on the ground.

Les différents modes présentés peuvent être combinés entre eux.The different modes presented can be combined with each other.

En outre, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à tout mode de réalisation entrant dans la portée des revendications.Furthermore, the present invention is not limited to the embodiments described above but extends to any embodiment falling within the scope of the claims.

L'invention peut trouver des applications dans le domaine de l'aéronautique, par exemple dans une pièce d'un avion, telle que la pièce appelée IFS (Inner Fixed Structure) qui est une partie de la nacelle et qui peut comprendre une structure alvéolaire.The invention can find applications in the field of aeronautics, for example in a part of an airplane, such as the part called IFS (Inner Fixed Structure) which is part of the nacelle and which can comprise a honeycomb structure .

L'invention peut également trouver des applications dans d'autres domaines, par exemple dans les domaines du nautique, du spatial, du transport terrestre (ferroviaire, automobile), de l'énergie éolienne.The invention can also find applications in other fields, for example in the fields of nautical, space, land transport (railway, automobile), wind energy.

L'invention permet en effet de suivre l'évolution de l'état de santé de pièces, et ce, notamment afin de prévenir de potentielles ruptures.The invention indeed makes it possible to follow the evolution of the state of health of parts, and this, in particular in order to prevent potential ruptures.

Claims

A honeycomb structure (1) comprising a plurality of cells (10), with each cell being defined by a wall, said structure comprising an integrity checking device comprising:
- at least one piezoelectric transducer (20) that is capable of emitting an elastic wave (30a) so that said emitted wave propagates over a given distance in the structure (1) and that is positioned on the wall of a cell (10) of said structure so as to have at least one point of contact with said cell;

- at least one piezoelectric transducer (20) that is capable of receiving, from the emitted elastic wave (30a), an elastic wave (30b) that has propagated over a given distance in the structure (1) and that is positioned on the wall of a cell (10) of said structure so as to have at least one point of contact with said cell;
with at least one cell (10) comprising a plurality of piezoelectric transducers (20), thus forming a block (2) of transducers.
The honeycomb structure (1) according to claim 1, wherein at least one piezoelectric transducer (20) capable of emitting an elastic wave and at least one piezoelectric transducer (20) capable of receiving an elastic wave is a single piezoelectric transducer (20) capable of emitting and receiving an elastic wave.
The honeycomb structure (1) according to claim 1, comprising at least one first emitter piezoelectric transducer (20a) positioned on a first cell (10a) and at least one second receiver piezoelectric transducer (20b) positioned on a second cell (10b).
The honeycomb structure (1) according to claim 3, wherein at least two transducers (20) are in phase opposition.
The honeycomb structure (1) according to any of claims 1 to 4, wherein the walls defining the cells (10) of said honeycomb structure each have a polygonal, preferably hexagonal, section.
The honeycomb structure (1) according to claim 5, a block (2) comprising transducers (20) distributed over one or more faces of a cell (10), preferably over adjacent faces of a cell (10).
The honeycomb structure (1) according to claim 6, a block (2) comprising transducers (20) evenly distributed over the faces of a cell (10).
The honeycomb structure (1) according to any of claims 1 to 7, at least one first cell (10a) comprising an emitter block (2a) comprising emitter transducers (20a) and at least one second cell (10b) comprising at least one receiver transducer (20b).
The honeycomb structure (1) according to any of claims 1 to 8, at least one first cell (10a) comprising an emitter block (2a) comprising emitter transducers (20a) and at least one second cell (10b) comprising a receiver block (2b) comprising receiver transducers (20b).
The honeycomb structure (1) according to any of the preceding claims, wherein the integrity checking device further comprises means (40) for processing the signal of the received elastic wave, said means being capable of determining the level of integrity of said structure.
The honeycomb structure (1) according to any of the preceding claims, wherein the integrity checking device further comprises means (50) for controlling the at least one transducer (20).
The honeycomb structure (1) according to claim 11, wherein the control means (50) comprise switching means capable of switching at least one transducer (20) from the emission mode to a reception mode and vice versa.
The honeycomb structure (1) according to any of the preceding claims, wherein the processing means (40) comprise means for subtracting the signal from the received elastic wave (30b) and from a reference signal corresponding to a sound honeycomb structure.
The honeycomb structure (1) according to any of the preceding claims, wherein the integrity-checking device also comprises a temperature sensor, with the processing means (40) also being configured to use a temperature measurement acquired by said sensor.
A method for checking the integrity of a honeycomb structure (1) comprising the following steps:
- emitting an elastic wave by means of a piezoelectric transducer (20) so that said emitted wave propagates over a given distance in the honeycomb structure (1);

- a piezoelectric transducer (20) receiving, from the emitted elastic wave, an elastic wave that has propagated over a given distance in the honeycomb structure (1);

- processing the signal of the received elastic wave so as to determine the level of integrity of said honeycomb structure;
with each piezoelectric transducer (20) being positioned on the wall of a cell (10) of the honeycomb structure (1) so as to have at least one point of contact with said cell;
with at least one cell (10) comprising multiple piezoelectric transducers (20), thus forming a block (2) of transducers.
A part of an aeroplane comprising a honeycomb structure according to any of claims 1 to 14.